偶氮染料通過還原裂解釋放危險(xiǎn)的芳香胺，其去除是廢水處理領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)境問題。為了實(shí)現(xiàn)有效的處理，納米復(fù)合水凝膠由于其增強(qiáng)的吸附能力和機(jī)械強(qiáng)度，可以設(shè)計(jì)為聚合物吸附劑。在本研究中，在制備的氧化石墨烯(GO)納米片的存在下，合成了新型的聚（丙烯酰胺-衣康酸）/GO-聚乙烯亞胺(P(AAm-IA)/GO-PEI)雙網(wǎng)絡(luò)納米復(fù)合水凝膠吸附劑，用于偶氮染料的有效吸附；陽離子結(jié)晶紫(CV)和陰離子剛果紅23(DR23)。為了確定GO用量對(duì)從水介質(zhì)中去除偶氮染料的影響，，通過改進(jìn)的Hummers方法成功制備了含有大量含氧官能團(tuán)，厚度為1.16 nm，層間距離為0.88 nm的二維氧化石墨烯(GO)。在聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中加入0.2 wt%的氧化石墨烯時(shí)，CV的吸附量從390.6 mg g
-1增加到774.46 mg g
-1。此外，結(jié)果表明PEI的存在使納米復(fù)合水凝膠對(duì)陰離子DR 23的吸附非常敏感，吸附量為349.29 mg g
-1。研究發(fā)現(xiàn)吸附容量隨著GO用量、染料初始濃度和接觸時(shí)間的增加而增加，但隨著吸附劑用量的增加而降低。吸附過程采用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)描述，平衡數(shù)據(jù)符合CV的Langmuir等溫線模型和DR 23吸附的Freundlich等溫線模型。通過吸附-解吸實(shí)驗(yàn)研究了納米復(fù)合水凝膠的可重用性能，5次循環(huán)后對(duì)CV和DR23的去除率分別為99–84%和75–61%。
圖1. 氧化石墨烯的SEM圖像。
圖2. 氧化石墨烯的(a)XRD光譜、(b)FTIR光譜、(c)UV光譜、(d) C1s XPS光譜、(e) O1s XPS光譜和TGA熱譜圖。
圖3. 純P(AAm-IA)和GO摻雜納米復(fù)合水凝膠的(a)FTIR譜圖和(b)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線 (插圖為純水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線)。
圖4. (a, b)接觸時(shí)間、(c)GO含量和(d)pH值對(duì)P(AAm-co-IA)/GO-PEI納米復(fù)合水凝膠的吸附容量對(duì)CV和DR23的影響。
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圖5. (a, b)吸附劑用量對(duì)GO-2吸附容量的影響以及(c, d)染料初始濃度對(duì)GO-0, GO-1, GO-2和GO-3吸附容量的影響對(duì)納米復(fù)合水凝膠對(duì)CV和DR23的影響。
圖6. GO-2納米復(fù)合水凝膠的重復(fù)使用性。
相關(guān)研究成果由土耳其亞洛瓦大學(xué)高分子材料工程系Yasemin Tamer等人于2021年發(fā)表在Journal of Polymers and the Environment (https://doi.org/10.1007/s10924-021-02162-x)上。原文：High Adsorption Performance of Graphene Oxide Doped Double Network Hydrogels for Removal of Azo Dyes from Water and Their Kinetics。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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